【技术实现步骤摘要】
本专利技术是视觉标定方法领域，具体是一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法。
技术介绍
1、单目条纹投影测量系统是最为常见的一种三维形貌测量系统，它通过相机拍摄被物体形貌调制的条纹图案，通过图像处理获取与形貌高度相对应的条纹信息，再由相位信息计算得到被测物体表面三维数据，从而实现非接触的三维形貌测量。在由相位信息计算得到三维数据过程中，需要首先标定相机和投影仪的内参和结构参数，标定精度直接影响系统测量的精度。
2、投影仪的投影过程可以看作是相机成像的逆过程，可由类似于相机成像模型的数学模型进行表示。虽然投影仪无法像相机那样拍摄图像获取特征点坐标，但可以借助相机拍摄进行坐标映射，从而实现投影仪像素坐标和靶标特征点空间坐标的对应。在单目条纹投影测量系统中，相机与投影仪的坐标映射依据的是像素间对应的相位信息。然而，这样的映射方式会受到像素级映射的限制和相位误差两方面的影响，导致映射精度不高，从而影响投影仪的标定精度。
3、近年来已有很多提升相机与投影仪像素间映射精度的方法，其中有通过靶标圆形图案的边缘像素点映射的传统方法和利用局部单应性圆心映射的方法。在传统的圆边缘像素点映射方法中，圆形特征的边缘点在相机图像中的坐标为像素级，相位的映射方式同样是像素级，只有后续的椭圆拟合产生的圆心特征点坐标为亚像素级，且对相位误差无法修正或补偿，导致映射后拟合出的特征圆圆心的精度较低。基于局部单应性圆心映射的方式，是利用圆心邻域内的整像素点进行映射，获得相机圆心特征点邻域与对应投影仪圆心特征点邻域的平面单应性关系，从而通过单
4、经过检索，发现以下已公开的现有专利技术：
5、远心成像结合沙姆投影三维显微测量系统及联合校准方法(申请号202311254180.1)，该方法包括：建立沙姆投影模型和沙姆畸变模型以及远心成像模型；捕获并预处理标定板目标姿态图像，进行远心相机圆心相位展开和投影仪圆心映射，估计投影仪的内参固有矩阵、外部参数矩阵和畸变系数，对投影仪畸变和沙姆角进行校正；进行投影仪外部参数矩阵误差优化；将标定板的圆心的三维坐标对齐到投影仪的坐标系下，校准远心成像模型的投影矩阵；进行摄像机-投影仪联合校准，实现高精度的三维显微测量系统标定。本专利技术能够解决小视场高放大率下景深有限问题，克服了投影和成像分支离焦产生的重建误差，增加了动态测量范围和精度。
6、一种超广角畸变标定方法及装置(申请号202010203054.3)，该标定方法包括标定拍照、标定计算及标定比较。该标定装置包括测试工装、标定板及计算模块。本专利技术实施例提供的技术方案能够进行快速稳定的内参计算和全视场光学畸变矫正，为显示设备还原真实的世界场景。
7、经过对比，本专利申请与对比文件采用的方法存在很大差异，要解决的技术问题也存在区别，对比文件与本专利申请的技术区别较大。
技术实现思路
1、目前现有的基于相位映射的投影仪标定方法的标定精度效果有限，投影仪标定受到相位误差的影响：标定板背景会对条纹图产生调制，造成特征点及附近区域相位信息变化，影响相位-坐标映射精度，圆心特征点投影仪坐标产生误差，最终导致投影仪标定精度低。现有的投影仪标定方法大多不考虑标定板自身背景对特征点相位的影响。基于现有技术的不足，本专利技术的目的在于，提供一种基于圆形边缘特征点局部单应的投影仪亚像素坐标映射的方法，提高单目投影仪测量系统中投影仪的标定精度。
2、本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
3、一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，步骤包括：
4、s1：投射白光和双向三频四步相移条纹图案至圆形特征点标定板上，并采集白光投射的图像，以及双向三频四步相移条纹图案的相移图像；
5、更换多种不同位姿进行重复投射和采集多个特征圆的图像；
6、s2：对s1采集得到的白光投射的图像进行图像处理，利用特征圆的边缘点作为圆心位置特征的约束条件，提取圆边缘点的相机像素坐标集qi(uic,vic)，其中，c表示相机图像像素坐标，i表示每个靶标图像中的特征圆序号；
7、s3：利用相移法和多频外差原理对s1获取的相移图像计算包裹相位，并且展开成为绝对相位，获得双向绝对相位展开图像φv、φh，其中，v表示垂直方向，h表示水平方向；
8、s4：根据s2获取到的圆边缘相机像素点坐标和s3获得的双向绝对相位图，借助相位-坐标映射公式得到对应的圆边缘点投影仪像素坐标集
9、s5：利用每个特征圆的圆边缘点的相机像素坐标集和对应的圆边缘点投影仪像素坐标集求解相机与投影仪之间的最优单应矩阵hi；
10、应用所得单应矩阵hi，将圆边缘点相机像素坐标集计算转化为对应圆边缘点投影仪像素坐标集
11、s6：对每个特征圆的圆边缘点投影仪像素点集分别进行椭圆拟合，获得特征圆心的投影仪像素点坐标
12、s7：同一标定板上圆心投影仪像素坐标与对应标定板圆心的物理空间坐标(xi,yi，0)进行一一对应，利用张正友标定法完成投影仪参数的标定计算。
13、进一步的，所述s5的具体步骤为：
14、利用s2获取到的圆边缘相机像素点坐标集和s4获取到的圆边缘投影仪像素点坐标集求解最优的单应矩阵hi，满足：
15、
16、利用所得单应矩阵hi将圆边缘点相机像素坐标集计算得到对应圆边缘点投影仪像素坐标集
17、
18、其中，为圆边缘相机像素点坐标集中第n个点的坐标，为通过单应矩阵计算得到的圆边缘投影仪像素点坐标集中对应像素坐标。
19、进一步的，所述双向三频四步相移条纹图案的双向采用垂直方向和水平方向。
20、进一步的，所述s1中重复投射和采集多个特征圆的图像的次数不少于3次。
21、进一步的，所述s1中条纹图用公式表示为：
22、ik(x,y)＝i′(x,y)+i″(x,y)cos[φ(x,y)+δk],k＝0,1,2,3.
23、其中，i′(x,y)表示平均强度，i″(x,y)表示条纹调制强度，φ(x,y)为待求解的相位，k表示第k次相移图像，总相移步数为n；
24、s3中所述相移法采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述S5的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述双向三频四步相移条纹图案的双向采用垂直方向和水平方向。
4.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述S1中重复投射和采集多个特征圆的图像的次数不少于3次。
5.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述S1中条纹图用公式表示为：
6.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述S4中，将S2获取到的圆边缘相机像素点坐标集和S3获得的双向绝对相位图φv、φh，通过以下相位-坐标映射公式计算，得到对应的圆边缘点投影仪像素坐标集
7.一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定装置，包括投影仪、相机、圆形图案标定板以及计算模块，在投影仪和相机的公共视场内摆放圆形图案标
8.一种电子设备，其特征在于：包括：存储器所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1至6中任一项所述的基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法。
9.一种计算机存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行权利要求1至6中任一项所述的基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述s5的具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述双向三频四步相移条纹图案的双向采用垂直方向和水平方向。
4.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述s1中重复投射和采集多个特征圆的图像的次数不少于3次。
5.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述s1中条纹图用公式表示为：
6.根据权利要求1所述的一种基于圆边缘点局部单应的投影仪标定方法，其特征在于：所述s4中，将s2获取到的...
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